第十三、十四章
一、单项选择题(每题4分,共60分)
1.在2020年特殊的经济形势下,“新基建”的七大产业担负起了国家经济发展的重大使命,“5G”产业是其中一项。“5G”手机通过电磁波与基站之间进行信息传递,以下有关说法中不正确的是( )
A.电磁波可以在真空中传播
B.电磁波既能传递信息也能传递能量
C.“5G”比“4G”传递信息更快,是因为它所使用的电磁波的波速更大
D.即使先进的“5G”手机,使用过程中也会发热,是因为工作过程中部分电能转化为内能
2.下列关于电磁波的说法中正确的是( )
A.电视遥控器发射的红外线是电磁波
B.不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同
C.电磁波的频率越高,其波长越长
D.电磁波应用广泛是因为它不会给我们带来任何伤害
3.目前,很多汽车的驾驶室里都装有GPS(全球卫星定位系统)接收装置,GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号,实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是( )
A.激光 B.红外线 C.紫外线 D.电磁波
4.关于生活中遇到的各种波,下列说法中正确的是( )
A.医院内常利用红外线灭菌
B.光纤通信主要利用超声波传递信息
C.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
D.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
5.关于光纤通信,下列说法中正确的是( )
A.光纤通信中只要使用某一种单色光即可以实现信息的传递
B.由于激光的频率比短波、微波的频率高,所以携带的信息量更少
C.由于光是沿直线传播的,所以光缆只能沿直线放置,不能弯曲
D.光纤通信中使用的激光是在光导纤维中传播的
6.对于飘在空中的尘埃,下列说法中正确的是( )
A.它和一个原子差不多大 B.它包含几个分子
C.它有几个“纳米” D.它是由许多分子组成的
7.下列粒子中,体积最小的是( )
A.分子 B.原子 C.中子 D.夸克
8.的用电器工作时,与电磁波应用有关的是( )
9.在宇宙和微观世界中,空间尺度大小各异,大到宇宙,小到夸克,以下四种物质尺度最小的是( )
A.电子 B.银河系 C.地球 D.分子
10.下列说法中正确的是( )
A.纳米是长度单位
B.光年是时间单位
C.可以用光年描述物质的微观模型
D.可以用纳米描述星系之间的距离
11.首先提出“日心说”的科学家是( )
A.哥白尼 B.布鲁诺 C.伽利略 D.麦哲伦
12.太阳巨大的辐射来自( )
A.太阳内部核聚变 B.太阳内部核裂变
C.太阳表面剧烈的太阳活动 D.太阳表面的磁爆炸
13.关于电磁波,下列说法中正确的是( )
A.在方向、大小变化很快的电流周围会产生电磁波
B.在房间内不开收音机、电视机时,房间内不存在电磁波
C.声波和电磁波都能在真空中传播
D.只有频率很低的电流产生的电磁波,才能传到远方
14.2020年6月23日,在西昌卫星发射中心用“长征三号”运载火箭,成功发射“北斗三号”全球卫星导航系统的最后一颗组网卫星,实现北斗导航系统全球覆盖。下列说法中正确的是( )
A.北斗导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播
B.北斗导航系统中卫星间的信息传递采用光纤传送
C.北斗导航系统中的地球同步卫星相对地面是运动的
D.在轨运行的北斗导航卫星受到非平衡力的作用
15.大爆炸宇宙论认为宇宙处于不断膨胀中,所有的星系都在远离我们而去,离我们越远的星系,退行越快。若在我们所在的星系1观测,能类比宇宙膨胀的是(箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢)( )
二、多项选择题(每题4分,共12分)
16.下列说法中正确的是( )
A.原子的质量主要都集中在原子核上,而电子的质量相对原子核很小
B.核电站是利用了核聚变的方式获得能量的
C.在真空中传播时,频率越低的电磁波,其波长越短
D.银河系、太阳系、地球、月球是按空间尺度由大到小排序的
17.迄今为止,科学界提出的物质微观结构的夸克模型包含哪些基本粒子( )
A.上夸克 B.下夸克
C.奇异夸克 D.粲夸克、顶夸克和底夸克
18.我国是世界上手机用户最多的国家。关于手机,下列说法中正确的是( )
A.手机是利用电磁波来传递信息的
B.手机只有接收电磁波的功能,没有发射电磁波的功能
C.5G手机比4G手机具有通信速度更大,通信质量更高等优势
D.手机周围没有磁场,不会对别的磁性物质造成影响
三、实验解答题(共15分)
19.(5分)打开收音机的开关,将旋钮调到没有电台的位置,并将音量开大,取一节旧的干电池和一根导线,靠近收音机,将导线的一端与电池的一极相连,再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触,如图所示,会听到收音机发出“咔咔”声,这一现象验证了____________的存在。现将收音机放入玻璃罩中,用抽气机抽去罩中的空气,重复以上实验,却发现听不到收音机发出的“咔咔”声。试分析:
(1)收音机放在真空玻璃罩中听不到“咔咔”声的原因是_____________。
(2)谢老师有一次乘坐某商业城的电梯时,发现性能完好的手机接收不到信号,请问这是什么原因?____________________________。
请设计一个实验验证你的判断:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(简述验证方法)。
20.(10分)如图所示是核电站的原理示意图。对目前已建成运转的核电站来说:
(1)核电站的核心是____________,它是以__________为核燃料,利用原子核裂变的________反应产生的能量来发电的。
(2)在核电站里,能量的转化过程:反应堆中放出的________能转化为高温蒸汽的________能,通过发电机转化为________能。
(3)核电站使用过的核燃料称为____________,它具有________性,会对人和其他生物造成伤害,一般深埋在人烟稀少的地方。
(4)世界上曾经发生过多次核电站的核泄漏事故,根据你所知道的写出一例:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)秦山核电站的发电功率为3.0×105 kW,如果1 g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010 J,并且假设所产生的能量全部转化为电能,那么每年(按365天计算)要消耗铀235的质量为________kg。(结果保留一位小数)
四、科普阅读题(4分)
21.阅读短文,回答问题。
2020,中国加油
目前,新冠病毒肆虐全球,出于疫情管控的需要,进出小区、单位、商场等各个地方时,都少不了测量体温这个环节,都会用到如图所示的装置——红外测温枪。它是怎样测量体温的呢?我们周围的一切物体都在不停地向外辐射红外线,温度越高,辐射红外线的本领越强。因此,通过对物体自身辐射的红外线的测量,就能准确地测定它表面的温度,这就是红外辐射测温所依据的原理。简单来说,红外线测温枪可以收集物体发射的红外线并将其转变为相应的电信号,该信号经过放大器和信号处理电路计算后,转变为被测目标的温度值。
而对于是否感染新冠肺炎,多是通过核酸检测和CT检查进行综合判断。CT发射X射线,对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描,人体不同组织对X射线的吸收率与透过率不同,反映出的图像呈现不同灰度,根据图像,医生可以判断是否发生病变。
在抗疫和防控的同时,我国北斗全球组网的步伐大步迈进,2020年3月9日,第54颗北斗导航卫星发射升空,顺利进入预定轨道,这是“北斗三号”卫星导航系统的第二颗地球同步轨道(GEO)卫星,被亲切地称为吉星,其精密的单点定位功能,可实现动态分米级、事后厘米级的定位服务。北斗导航卫星利用无线电波输送信号,无线电波是电磁波家族中的一员,这个大家庭中还有红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线(如图乙所示)。2020年6月23日,我国成功发射“北斗三号”全球卫星导航系统的最后一颗组网卫星,实现北斗导航系统全球覆盖。
在新冠肺炎疫情下,中国在抗疫防疫和生产建设两个战场上同时出击、双线作战,成绩斐然!
(1)当第54颗北斗导航卫星顺利进入预定轨道运行后,若以它为参照物,地球是________(选填“静止”或“运动”)的。
(2)红外线、X射线、无线电波按照它们的波长从长到短的顺序排列,应是________________________________________________________________________。
(3)测温枪频繁“打”在脑门上,一则“红外线测温枪会导致眼部损伤”的说法不胫而走。该说法称,由于眼球含有较多的液体,对红外线的吸收能力较强,使用红外线测温枪可能会引起白内障。你认为这种说法正确吗?说明理由。
五、计算题(9分)
22.社会发展到今天,能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未知的能源,以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日,欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆(ITER)的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试,也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。
热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下,利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量,就像造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。
预期建成的实验反应堆,可以在16 min内产生1.44×1012 J的热量。据媒体报道,1 L海水提取的氢的同位素,在完全聚变反应中释放的能量,相当于300 L汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算,并回答以下问题:
(1)若汽油的密度约为0.7×103 kg/m3,300 L汽油的质量是多少?(1 L=1×10-3 m3)
(2)若汽油的热值为5×107 J/kg,300 L汽油完全燃烧能释放多少热量?
(3)需要从多少升海水中提取氢的同位素,在发生聚变时才可以产生1.44×1012 J的热量?若这些热量转化为电能的效率为50%,则它可以供给一台功率是2 kW的空调正常工作多少小时?
1.C 2.A 3.D 4.D
5.D 6.D 7.D 8.C 9.A
10.A 11.A 12.A 13.A 14.D
15.A 16.AD 17.ABCD 18.AC
19.电磁波 (1)声音不能在真空中传播
(2)电梯对电磁波有屏蔽作用
将手机设置到响铃状态后放入密闭的金属容器内,并用另一手机呼叫金属容器内的手机,如果听不到金属容器内的手机铃响,就说明金属容器对电磁波有屏蔽作用
20.(1)核反应堆 铀 链式
(2)核 内 电
(3)核废料 放射
(4)切尔诺贝利核电站的一个反应堆于1986年发生严重事故,造成核泄漏
(5)115.4
21.(1)静止 (2)无线电波、红外线、X射线
(3)这种说法不正确。理由:红外线测温枪的工作原理是收集人发射的红外线,而不是发射红外线。
22.(1)300 L汽油的质量:m=ρV=0.7×103 kg/m3×300×10-3 m3=210 kg。
(2)300 L汽油完全燃烧放出的热量:Q=qm=5×107 J/kg×210 kg=1.05×1010 J。
(3)因1 L海水提取的氢的同位素完全聚变时产生的热量是1.05×1010 J,
所以产生1.44×1012 J的热量需要的海水的体积:V海水=≈137 L。
这些热量所转化的电能可供给2 kW的空调使用的时间:t===3.6×108 s=1×105 h。